Le rôle de la structure chromatinienne

2.3.2. Altérations des composants de la HR

Comme nous l’avons précédemment mentionné, les protéines RAD51, RAD52 et RAD54 occupent des fonctions importantes au cours du processus de HR.

L’altération du gène Rad51 chez la souris induit une létalité au stade embryonnaire

(Lim and Hasty, 1996; Tsuzuki et al., 1996), alors que celle de Rad52 réduit le

processus de HR sans générer de sensibilité accrue aux dommages de l’ADN (Rijkers

et al., 1998). D’autres études ont montré que le déficit en Rad52 induit une

augmentation de la CSR, avec une diminution de l’usage de jonctions comprenant des séquences de microhomologie (Zan et al., 2017).

3. L’orientation entre les différentes voies de réparation des CDB

La question qui peut se poser est comment s’oriente la réparation des CDB vers la voie HR ou celles du NHEJ (C-NHEJ et A-EJ). Afin de répondre à cette interrogation,

des études menées in vivo ont montré que la délétion de Ku induit une augmentation

de la réparation par le système HR, suggérant une compétition entre les deux grand systèmes (Adachi et al., 2001; Pierce et al., 2001). De plus, chez l’Homme, la coopération de Ku avec DNA-PKcs régule le choix entre le C-NHEJ et l’A-EJ tout en inhibant la voie HR (Fattah et al., 2010).

3.1. Le rôle de la structure chromatinienne

La chromatine est composée d’une unité fondamentale qui est le nucléosome, constitué d’un filament d’ADN enroulé régulièrement autour de complexes protéiques formés chacun par deux copies d’histones (H) H2A, H2B, H3 et H4. Les nucléosomes s’enroulent sur eux-mêmes de façon plus ou moins « serrée », formant des fibres de chromatine plus ou moins denses. Le niveau de condensation le plus élevé correspond à l’hétérochromatine, définie comme fermée et inaccessible aux protéines se liant de façon directe sur l’ADN (Figure 20).

Il s’est avéré que cette structure chromatinienne joue un rôle important dans le choix de recrutement des facteurs de réparation de l’ADN. Tout d’abord, les CDB qui se produisent dans une région contenant de l’hétérochromatine en phase G2 du cycle

Figure 21 : Représentation schématique de la fonction de SETD2 dans la HR. A. La tri-méthylation de l’H3K36 recrute le facteur LEDGF (Lens epithelium-derived growth factor p75). Après l’apparition de CDB, ce dernier recrute CtIP qui active la résection et déclenche la voie HR en facilitant l’association de RPA et

de RAD51. B. En absence de l’H3K36me3 (absence de SETD2), LEDGF ne peut plus s’associer à la

chromatine ce qui réduit la résection de l’ADN médiée par CtIP favorisant la voie de l’A-EJ plutôt que celle de la HR. D’après (Pfister et al., 2014)

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cellulaire sont résolues préférentiellement par la HR (Beucher et al., 2009). Il a été montré que Ku70 est présent au niveau des CDB situées dans l’euchromatine ainsi que dans l’hétérochromatine, ce qui indique une réparation possible par le C-NHEJ

dans les deux configurations (Lorat et al., 2012).

Il est intéressant de noter que l’efficacité et la vitesse de réparation est régulée par l’état de condensation de la chromatine (Lorat et al., 2012). La chromatine condensée rend difficile l’accès et donc le recrutement des différents acteurs de réparation au niveau de l’ADN lésé. Pour y remédier, les histones subissent des modifications dont la phosphorylation de l’histone H2AX sur son résidu Serine 139 situé du côté C-terminal. Cette phosphorylation est réalisée par les kinases ATM, ATR et la DNA-PKcs appartenant à la famille des PIKK (Stucki and Jackson, 2006).

Les CDB qui se produisent au niveau de gènes en état de transcription active sont réparées de façon générale par la HR. En effet, la tri-méthylation de l’histone H3 lysine 36 (H3K36me3) qui est une marque épigénétique associée à la transcription, permet le recrutement de RAD51 et des autres acteurs de la HR (Aymard et al., 2014).

Des études ont montré que l’altération de SETD2, la principale tri-méthyltransférase de l’H3K36, induit une réduction importante de la résection et du

recrutement d’acteurs de la HR, ce qui semble profiter à la voie A-EJ (Figure 21)

(Pfister et al., 2014; Clouaire and Legube, 2015). De façon étonnante, chez la levure, Set2, qui semble aussi jouer un rôle déterminant dans le choix de la voie de réparation à tendance à favoriser l’emploi du NHEJ par rapport à la HR (Jha and Strahl, 2014).

Il a été montré que la forme di-méthylée de l’H3K36 (H3K36me2) localisée au niveau de la lésion recrute NBS1 et Ku70, ce qui favorise la prise en charge des cassures par la voie du C-NHEJ (Fnu et al., 2011).

Après l’apparition de CDB, l’H4K20me1 et l’H4K20me2 recrutent 53BP1 à travers son domaine Tudor (Botuyan et al., 2006). Comme cité précedemment, 53BP1 empêche la résection des extrémités d’ADN lésées nécessaire à la réparation par la HR, et favorise de cette façon l’intervention du C-NHEJ (Yu and Chen, 2004; Bothmer et al., 2010).

L’H4K16ac est une autre marque épigénétique située généralement au niveau de gènes actifs (Taylor et al., 2013). En cas d’absence de lésions de l’ADN, l’H4K16ac empêche l’interaction entre H4K20me2/1 et 53BP1, inhibant l’activation de la voie C-NHEJ. L’apparition de CDB induit une désacétylation transitoire et localisée de l’H4K16 levant l’inhibition de 53BP1 (Hsiao and Mizzen, 2013).

Figure 22 : Points de contrôles du cycle cellulaire. Les points de contrôle du cycle cellulaire qui sont G1/S, S/G2 et G2/M sont activés entre autres par la kinase ATM. Cette activation est réalisée lors de la réponse aux lésions de l’ADN permettant de mettre en pause le cycle cellulaire afin que la cellule puisse effectuer les réparations nécessaires et préserver ainsi l’intégrité de son génome.

Figure 23 : Schéma de la régulation du cycle cellulaire par les kinases ATM et ATR (ici point de

contrôle G2/M). Les lésions de l’ADN sont détectées par les senseurs, ATR ou ATM sont activées et activent

à leur tour des effecteurs dont les protéines ChK1 et Chk2 respectivement. Ces dernières sont responsables du contrôle du cycle cellulaire. En effet, Chk1 et Chk2 activées inhibent l’activité des phosphatases de la famille CDC25 ce qui empêche la déphosphorylation des CDK. Les CDK ne peuvent plus former de complexes avec les cyclines. Les complexes CDK-cyclines sont nécessaires pour la transition entre les phases du cycle cellulaire, et leur absence induit l’arrêt du cycle cellulaire au point de contrôle (G2/M dans cet exemple).